一种生物硬组织替代和修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物骨传导和骨修复材料技术领域，公开了一种生物硬组织替代和修复材料及其制备方法，其组分按质量比包括：纳米羟基磷灰石，1～25份；聚甲基丙烯酸甲酯，100份；聚乳酸，1～25份；引发剂，0.25～0.35份；偶联剂，0.16～4.31份。其制备方法为，将生成羟基磷灰石的前驱体硝酸钙、磷酸氢二铵分散在甲基丙烯酸甲酯单体与卵磷脂的混合溶液中，使羟基磷灰石的原位沉析与聚甲基丙烯酸甲酯的原位聚合同时进行，生成预聚体；再将聚乳酸与所得预聚体进行共混聚合，生成三元复合材料；最后注入模具中真空加热固化，加工成型。该复合材料相界面结合良好，无机纳米颗粒粒径小、分散均匀，是一种性能优异的人工骨复合材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医用骨传导和骨修复材料的制备

技术介绍
全世界骨缺损和骨替代材料的需求W每年增加10. 3%的速度迅速增长，人工合成 骨缺损和骨替代材料成为现代医学的必然选择。其中用量较多的包括轻基磯灰石（HA)、聚 甲基丙帰酸甲醋（PMMA )、聚乳酸（PLA)等。 在原材料的选择上，轻基磯灰石（HA)的结构、组成与天然骨极为相似，是构成人体 硬组织无机质的主要成分，能与骨组织形成牢固的生物键合。但由于轻基磯灰石的脆性较 大，不能作为承重骨单独使用。聚甲基丙帰酸甲醋（PMMA )是应用最早的医用高分子材料 之一，其特点是与机体的相容性较好、比密度低、强度较高、成本低、加工成型方便，因而在 人工骨医用复合材料领域得到了广泛应用，成为轻基磯灰石填充基体的理想材料；但作为 骨组织支撑材料，其抗冲击性一般，在骨组织界面易形成纤维组织，不利于骨纤维长入。聚 乳酸（PLA)作为美国食品药物管理局（FDA)最早批准的一种合成高分子，具有初性好、强 度高、无毒、与人体相容性好等优点，正好可W填补纳米轻基磯灰石（HA)-聚甲基丙帰酸甲 醋（PMMA )脆性大，抗冲击性能差的缺陷，同时还提高了复合材料的生物相容性。 但单一的骨修复材料在成分、结构稳定性、力学性能和生物相容性方面远不能满 足市场的巨大需求，有机-无机复合材料可W实现不同材质之间的优势互补，克服单一材 料的缺陷。 目前，无机纳米粒子-聚合物复合材料的制备方法主要有溶胶一凝胶法、原位聚 合法、共混法、插层复合法、福射接枝法等。溶胶一凝胶法是将金属无机盐或金属醇盐溶于 溶剂，在一定条件下溶质发生水解（或醇解）缩聚形成溶胶，溶胶蒸发干燥转变为凝胶，凝 胶经溶剂蒸发或加热干燥处理得到所需复合粒子的方法；插层复合法指将聚合物（或其单 体）插入层状无机物层间制得聚合物-无机复合材料；福射接枝法是采用空气预福照方法， 经引发接枝、聚合，制备所需无机-有机复合材料。共混法是将无机纳米粒子与聚合物按照 不同的工艺进行复合，是目前制备聚合物纳米复合材料最常用的一种方法，其优点为纳米 粒子制备与聚合物的合成分别进行，可控制纳米粒子的尺寸与形态；缺点是纳米粒子容易 发生团聚，共混时不易实现纳米粒子的均匀分散，造成产物性质不均一、界面结合性差，不 同相之间的界面相容性和键合程度严重制约其性能，导致材料的机械性能和化学性能不稳 定，如轻基磯灰石在基体中分布不均，造成材料结构不均匀，不同部位的强度、弹性模量、比 密度等不同，骨修复材料与骨的生物键合的稳定性差。同时上述该些方法均存在耗时长，合 成条件复杂的问题。 因此采用特殊的方法制备界面相容性好、性能稳定的人工骨复合材料成为解决上 述问题的必然选择。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供， 该方法具有合成反应耗时短，合成条件简单、易控制的特点，同时能有效克服无机、有机相 界面的分离，能够制备出材料性质均一、界面相容性好的纳米轻基磯灰石-聚乳酸-聚甲基 丙帰酸甲醋H元复合材料，该材料具有良好的生物相容性、比密度低、强度高、生物降解性 好、结构稳定，是一种性能稳定的生物硬组织替代和修复材料。 为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是；一种生物硬组织替代和修复 材料，其组分按质量比包括： 纳米轻基磯灰石，1?25份； 聚甲基丙帰酸甲醋，100份； 聚乳酸，1?25份； 引发剂，0.25?0.35份； 偶联剂，0. 16?4. 31份， 所述材料为利用先在同一相中合成轻基磯灰石与聚甲基丙帰酸甲醋的预聚体，再与聚 乳酸聚合的方法制得的纳米轻基磯灰石-聚乳酸-聚甲基丙帰酸甲醋H元复合材料。 如上所述的一种生物硬组织替代和修复材料的制备方法，包括如下步骤： (1) 按所述配比，将生成轻基磯灰石的前驱体硝酸巧和磯酸氨二馈分散在甲基丙帰酸 甲醋单体与偶联剂的混合溶液中，再加入引发剂，加热混合溶液，使轻基磯灰石的原位沉析 与聚甲基丙帰酸甲醋的原位聚合同时进行，生成预聚体； (2) 按所述配比，将聚乳酸溶于有机溶剂中与所得预聚体进行共混聚合，加热，生成分 散均匀、相容性良好的纳米轻基磯灰石-聚乳酸-聚甲基丙帰酸甲醋H元复合材料原液； (3) 最后将所得H元复合材料原液注入模具中真空加热固化，加工成型。 所述引发剂为过氧化苯甲醜或偶氮二异下膳。 所述偶联剂为卵磯脂，其添加质量和轻基磯灰石的质量比为1:5. 8?6. 2。 所述步骤（1)中的混合溶液在加热前加入碱性试剂，使混合溶液的PH在9?11。 优选的，所述步骤（1)中的混合溶液在加热前加入化0H，使混合溶液的PH为10。 所述步骤（2)中所述有机溶剂为二甲基亚讽、氯仿或丙丽中的一种或多种混合液。 所述步骤（1)和步骤（2)中的加热方式均为水浴加热。 进一步的，如上所述的一种生物硬组织替代和修复材料的制备方法，包括如下步 骤： (1) 按所述配比，量取甲基丙帰酸甲醋单体和卵磯脂，混合，揽拌，使混合均匀；分别称 取Ca(N〇3)2'4H2〇和（畑4)2册0御粉，其摩尔比n (Ca)/n(P)=1.67±0. 15,分批加入到混合 溶液中；依次量取引发剂和碱性试剂，分批加入混合溶液中，使混合溶液的K1在9?11，将 混合溶液加热至7〇°C +5C，保温反应3 h±0.化； (2) 将步骤（1)所得混合体系升温至85C ±5C，揽拌，待反应物出现粘稠后，立即冷却 降温至25C +5C，按所述配比，量取聚乳酸并溶于有机溶剂中混匀，加入混合体系中，升 温至5(TC ±6°C，反应30min±5min，然后将混合体系升温至85C ±3°C，同时对混合体系抽 真空减压，抽出未反应单体及有机溶剂，待混合体系无气泡后停止反应； (3) 将H元复合材料原液于真空干燥箱加热到55?65C固化5?化，再升温到80? 90°C固化5?化。 所述步骤（3)中，H元复合材料原液加热到6(TC固化化，再升温到85°C固化化。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于；本专利技术方法耗时短，合成条件简单、易 控制；轻基磯灰石（HA)的合成与单体的聚合在同一相中，轻基磯灰石在生成的过程中，经 卵磯脂改性，键入到原位聚合的聚甲基丙帰酸甲醋（PMMA)链段中，均匀分散在聚合物基体 内形成微相分离结构，同时与聚乳酸（PLA)溶液进行共混聚合，生成分散均匀、相容性良好 的HA-PLA-PMMA H元复合材料，具有材料性质均一、界面结合良好的优点，能够克服不同材 料间界面不匹配造成的缺点，将HA的骨融合性、PLA的可降解性和PMMA优良的力学性能结 合起来，综合发挥聚合物基体和无机相的优势，具有良好的生物相容性、比密度低、强度高、 生物降解性好、结构稳定的特点，是一种性能稳定的骨缺损修复和替代材料。【附图说明】 图1是本专利技术实施例2所得复合材料的SEM图； 图2是本专利技术实施例2所得复合材料的热失重曲线图； 图3是本专利技术实施例2所得复合材料的当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物硬组织替代和修复材料，其特征在于，其组分按质量比包括：纳米羟基磷灰石，1～25份；聚甲基丙烯酸甲酯，100份；聚乳酸，1～25份；引发剂，0.25～0.35份；偶联剂，0.16～4.31份，所述材料为利用先在同一相中合成羟基磷灰石与聚甲基丙烯酸甲酯的预聚体，再与聚乳酸聚合的方法制得的纳米羟基磷灰石‑聚乳酸‑聚甲基丙烯酸甲酯三元复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖凤娟，梁晔，李松，谷木青，岳林，董梦洁，王天仙，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13